发电机转子非金属性匝间短路的早期判断与分析

广东珠海发电厂 黄 超

发电机转子非金属性匝间短路的早期判断与分析

广东珠海发电厂 黄 超

针对发电机转子故障，RSO试验能快速有效的进行初步判断；在转子故障的确诊过程中，试验人员采用了常规的交流阻抗、极平衡等试验方法；同时，根据发电机转子结构，电厂检修人员将电压分布和红外测温的技术相结合，对发电机转子故障进行了定性判断。

RSO；交流阻抗；极平衡；匝间短路

1.情况简介

珠海发电厂2号发电机转子于2009年12月被检查出3号线圈出现金属性匝间短路的故障，后送上海电机厂修理，修后发电机转子于2010年2月送回我厂，RSO、交流阻抗和极平衡等交接试验数据都在标准合格范围内。2011年1月，2号机停机进行检修，试验人员在对发电机转子进行常规性试验时，发现多项试验的数据再次超标，经过反复试验和多方验证，结合红外热成像技术，确定了转子8号线圈出现非金属性匝间短路。最后，上海电机厂技术人员在现场对转子进行了拔护环，发现故障点与试验分析的结果一致，并在现场对故障点进行了处理。

2.RSO试验

停机后第3天，检修人员按计划安排了转子在停盘车状态下的重复脉冲RSO试验。RSO试验波形如图1示，波形存在明显的不重合的地方，试验人员分析波形后，认为转子极2的#7线圈与#8线圈的过桥线偏#8线圈处可能存在大量油污或接近金属性的绝缘损坏故障。为了进一步确认转子的故障类型，便于制定检修策略，试验人员对转子进行了一系列的电气试验。

3.转子膛内电气试验检查

在打开励端上端盖后，广东电科院和电厂试验人员进行转子交流阻抗与功率损耗试验、转子极平衡试验、线圈电压分布试验等检查。

3.1 转子交流阻抗及损耗试验

打开励端端盖后，试验人员立刻进行了交流阻抗和损耗试验的测量，结果如表1：

试验分析：从交流阻抗和损耗试验看，对比2010年修复后数据，交流阻抗降低2.99%，损耗偏差2.88%，变化不明显，《电力设备预防性试验规程》及西屋公司(珠海电厂发电机为西屋公司产品)没有给出具体标准，暂无法通过交流阻抗的数据来对转子的故障情况进行准确的判断。

3.2 转子极平衡试验

做完交流阻抗和损耗试验后，在同样的电压下，进行了极平衡的测量，数据见表2，历史数据见表3：

试验分析：根据西屋公司的转子绕组极平衡试验的标准要求，两极之间的电压平衡度偏差不得大于试验电压的2%，以200V为参考，即4V。从表2中的试验数据可见，目前#2发电机转子绕组两极之间，施加电压低时，电压平衡度偏差不大；当电压达到200V时，偏差达到了8.3V，超出了西屋公司的极平衡试验的标准要求（4V），转子的绝缘状况和施加电压呈反相关的联系，说明转子绕组的两极在电气上已失衡，可能存在匝间绝缘损坏的故障，但又不是完全的金属性短路。

表1 交流阻抗和损耗测试

表2 极平衡数据（2011年1月8日）

表3 极平衡历史试验数据

表4 电压分布和线圈电压降

图1 RSO波形图

图2 线圈电压降折线图

3.3 线圈和匝间交直流电压分布试验

图3 红外摄像图

图4 对应实物图

下表4为施加电压为200V下的电压分布和每个线圈上电压降，图2为对应于表4的两极下线圈电压降的折线图。注：图2中，系列1表示极1下每个线圈电压降，系列2表示极2每个线圈电压降。表4中，S表示导电螺钉(即电压的施加点)，序号1-S表示测量1号线圈到导电螺钉的电压差，同理可得2-S…8-S；序号1…8表示1到8号线圈上电压降。

试验分析：从转子线圈交流电压分布试验可以看出，当试验电压为200V时，极1的各个线圈电压降基本平衡，极1和极2的1至7号线圈上电压降也基本吻合，而极2的8号线圈电压降明显偏离极1的很多，从趋势可以判断，极2的#8号线圈存在匝间绝缘损坏故障，图2的折线图更直观的印证了以上结论。

4.转子膛外检查和故障点的确认

根据转子膛内的试验情况，分析认为#2发电机转子极II的#8号线圈存在非金属性的匝间短路故障，为了确认转子的故障类型，技术人员决定抽出转子做进一步检查和试验。

4.1 高纯氮气吹扫、清洁

根据前面RSO试验分析认为转子极2的#8号线圈可能存在大量的脏污物以及内窥镜发现通风孔内有异物，如果是污物导致的转子绕组匝间绝缘损坏的话，检修人员采取了用白布清洁结合高纯氮气吹扫（0.1MPa）的措施。但是，在进行大量和长时间高纯氮气吹扫后，再次复测了极平衡试验，没有明显的变化，电压偏差还是很大。

4.2 故障点的发现

在完成膛外电气试验后，我们对极2的#8线圈进行检查过程中，使用红外热成像仪检测转子绕组温度。因膛外电气试验进行了比较长的时间，如果转子绕组有局部的绝缘缺陷的话，故障点处的绕组温度肯比正常处高。事实也是如此，相对比转子绕组其他地方，发现在极2励端右侧护环下8号线圈拐弯处有明显的发热现象，红外热成像仪拍摄的温度分布图如图3，经过对试验数据的分析和温度分布图的反复确认，基本可以确定故障点就在极2励端右侧护环下8号线圈拐弯处。图4为转子膛外励端实物图。

最后，在转子护环拔出并充分冷却后，试验人员和上海电机厂技术人员进一步进行了电气试验复核，基本可以确定故障的只有一处。故障点在极2的8号线圈励端护环下拐弯处3-4匝间，匝间绝缘损坏，转子绕组间出现非金属性匝间短路。

5.总结

结合现场拔护环后发现的转子非金属性匝间短路点来看，RSO试验的结果有一定的参考价值，可以对转子的故障情况进行初步的判断；极平衡、交流阻抗与功率损耗试验是用于判断转子匝间短路的常见手段，对于发现转子匝间故障有良好的应用效果；而匝间电压分布试验，结合红外测温技术的应用，在机组检修的早期，能迅速准确的进行故障确认及定位，有很好的推广和借鉴意义，有助于检修人员迅速展开转子修理的前期准备。

[1]徐雯霞.发电机转子绕组匝间短路测试分析[J].南京工业职业技术学院学报,2006(02).

[2]贺小明.对发电机转子匝间短路故障测试方法的探讨[J].广东科技,2009(24).

黄超（1984—），男，湖北仙桃人，工学学士，现供职于广东珠海发电厂，主要从事发电厂电气设备高压试验。